Ernæringsteori

Den animalske celles opbygning

absorption og omsætning af næringstoffer, samt regulering af de metaboliske pathways.

Denne artikel bygger på viden fra kap. 2 i Campbell Biology 9th ed. og kap. 1 i Lehninger Principles of Biochemistry 6th ed. og udvalgte hjemmesider. Mit første indlæg i serien om biokemi og ernæringsteori! Grundlæggende kendskab til den animalske celles opbygning er vigtig for, at kunne opnå god forståelse af mere komplekse biokemiske processer, såsom omsætning af næringsstoffer. Dette blogindlæg fungerer derfor som introduktion til dette emne.

Indlægget har egentlig været færdig siden i mandags, men havde lidt problemer med at finde rundt i hvilke billeder jeg lovligt må anvende. Jeg vil gerne respektere ophavretten og derfor benytter jeg mig af billeder fundet via Wikimedia Commons. Det betyder, at jeg nogle gange vil føle, at jeg går på kompromis med billederne, da der findes rigtig mange gode billeder på internettet, men som jeg desværre ikke har ret til at dele med jer. Som kompensation, så vil jeg derfor forsøge at afslutte hvert blogindlæg af denne type med et link til en youtube video, der fremviser materialet godt visuelt.

Prokaryoter og eukaryoter?

Levende organismer inddeles i tre domæner – illustreret i det fylogenetiske træ herunder. De tre grupper af liv er bakterier, arkæer og eukaryoter. Bakterier og arkæer kaldes samlet for prokaryoter, hvilket vil sige, at deres arvemateriale ikke er omgivet af en kernemembran, modsat hos eukaryoter. Planteceller og animalske celler (dyreceller) tilhører eukaryoterne. Af det fylogenetiske træ ses desuden, at eukaryoterne har udviklet sig, som en forgrening til arkæerne.

Den animalske celles opbygning

Der vil ikke blive gået mere i dybden med prokaryoter eller planteceller, da fokus vil være på den animalske celle. Celler består af en række komplekse kompartments, også kaldet for organeller. Organellerne skaber lokale miljøer, som er optimale for de forskellige processer, der foregår. Herunder vil funktioner af de centrale organeller kort blive gennemgået.

Plasmamembran – også kaldet for cellemembran. Plasmamembranen afgrænser cellen fra det omgivende miljø og består af en dobbeltmembran af fosfolipider, samt en lang række af indlejrede proteiner med forskellige funktioner; herunder receptorproteiner og transportproteiner, der medierer transporten af visse molekyler henover plasmamembranen. Fosfolipider består af et glycerolmolekyle med to fedtsyrer og en varierende hovedgruppe, der er bundet gennem en fosfogruppe. Fedtsyrerne er hydrofobe (vandskyende), hvorimod hovedgruppen er hydrofil (vandelskende). Dette betyder, at i et vandigt miljø vil fosfolipiderne forsøge at beskytte deres hydrofobe fedtsyrer ved at samle sig i aggregater. Fosfolipiderne i plasmamembranen er således arrangeret i et dobbeltlag (bilayer), med de hydrofobe fedtsyrer vendt mod hinanden og de hydrofile hovedgrupper ud mod det vandige miljø. Ind imellem fosfolipiderne er kolesterolmolekyler indlejret – disse er vigtige for regulering af membranens fluiditet. Plasmamembranen er nemlig en dynamisk, semi-flydende struktur og kan illustrativt betrages som et hav, hvori proteiner flyder rundt i. Figuren herunder viser den strukturelle opbygning af plasmamembranen.

Cytosol – cytosol er en semi-flydende gelé, der omgiver cellens organeller.

Cytoskelettet – cytoskellet består af stukturer, der giver cellen sin form. Cytoskelletet udgøres af mikrotubuli, mikrofilamenter og intermediære filamenter.

Centrosom– cellen har to centrioler i et område kaldet for centrosom. Det er i dette område at mikrotubuli syntetiseres og organiseres. Derudover spiller centrosomet en væsentlig rolle ved celledeling. Centrosomer findes dog ikke i alle eukaryote celler og mangler f.eks. svampe og planteceller, hvor mikrotubuli organiseres via en anden mekanisme.

Kromatin – kromatin er et kompleks af DNA (cellens arvemateriale) og proteiner (histoner), der findes i cellerkernen. DNA er fuldstændig ens hos alle celler. DNA er vores genetiske kode (skrevet med blot 4 forskellige baser!), og koder for alle proteiner, som en celle måtte have brug for i løbet af sin levetid. Processerne, der indgår i dannelsen af et nyt protein, er transkription og translation. Under transkriptionen er der en masse proteiner, som samarbejder om at kopiere den genetiske kode til mRNA, som herefter transporteres ud af cellekernen til cytosol, hvor ribosomer translaterer koden til protein (dvs. oversætter koden til et funktionelt protein). Strukturen af kromatin er stærkt reguleret gennem histonerne, således at kun de dele af DNA’et, som skal oversættes her og nu, som er tilgængelige for transkriptionsproteinerne. Når cellen skal dele sig, pakkes kromatin i en tæt struktur, kaldet for kromosomer. Den humane celle har 23 kromosompar. Et kromosompar udgøres af et kromosom nedarvet fra både mor og far. Det skal gøres tydeligt, at dette er en meget grov og kort beskrivelse af en yderst kompleks og reguleret proces – hvis det bliver relevant, så vil jeg måske lavet et separat blogindlæg og dette.

Kernemembran – kernemembranen omgiver cellekernen og styrer hvilke molekyler, der kan komme hhv. ind og ud af cellekernen. Kernemembranen indeholder en rækker porrer, der styrer denne transport.

Kernelegeme – kernelegemet er et område inde i cellekernen, og dets funktion er at syntetisere ribosomer, der efter endt syntese transporteres ud i cytosol via porrerne i kernemembranen.

Ribosomer – ribosomer er et todelt kompleks af protein og ribosomal RNA, som har til funktion at syntetisere protein. Det er disse proteinkomplekser, der translaterer (oversætter) kopien af den genetiske kode til protein. Ribosomer findes både frit i cytosol og bundet til ru endoplasmatisk reticulum. Proteiner syntetiseret af frie ribosomer forbliver i cytosol og virker inde i cellen; eksempler på sådanne proteiner er enzymer, der virker i gukosemetabolismen. Bundne ribosomer syntetiserer sekretionsproteiner, der skal udskilles til cellens omgivende miljø via exocytose; et eksempel herpå er de insulinproducerende betaceller i bugspytkirtlen, der udskiller insulin når blodsukkeret stiger.

Endoplasmatisk reticulum – Endoplasmatisk reticulum (ER) består af en række membransække, der omgiver et lumen (rum). ER opdeles i ru og glat ER. Ru ER kaldes for ru pga. dets nubrede overflade, som skyldes ribosomer bundet hertil. De bunde ribosomer til ru ER syntetiserer proteiner til sekretion og syntesen foregår således, at det syntetiserede protein kommer direkte ind i ER lumen, hvor det folder op til sin funktionelle struktur. Proteinerne til sekretion samles i udposninger i membranen, som til slut helt omslutter proteinerne og slipper den øvrige ER membran. Herved dannes en transport-vesikel, som er en membrankugle. Transport-vesiklen fusionerer med golgiapparatets membran, hvilket er nærmere beskrevet længere herunder. Derudover sker der en mer-syntese af membranmateriale, som inkorporeres direkte i ER membranen. Ved vesikeldannelse, som beskrevet herover, transporteres samtidig membranmateriale til cellemembranen og cellens øvrige intracellulære membranstrukturer.

Glat ER har ikke ribosomer bundet på overfladen. Funktionen af glat ER er syntese af lipider, kulhydratmetabolisme, afgiftning af en række giftige stoffer og fungerer som lager for calcium-ioner

Golgiapparatet – golgiapparatet er proteinernes modtagelses- og omdelingscentral. Golgiapparatet består af separate flade, stakkede sække og transport af materiale i mellem sækkene sker ed vesikel-transport. Størstedelen af transport-vesikler fra ER fusionerer med golgiapparatets cis-face (modtager-side) og ER produkterne undergår en række modificeringer undervejs, som de bevæger sig fra cis-regionen af golgiapparatet til trans-regionen. Fra trans-face (transport-siden) samles de færdige produkter i vesikler og transporteres ud til de passende lokaliteter i cellen. Er der tale om et sekretionsprotein, så fusionerer vesiklen med plasmamembranen, hvorved det indholdet af sekretoriske proteiner udskilles til cellens omgivelser. Denne proces kaldes for exocytose.

Mitokondrier – mitokondrier er cellens kræftværk. Det er her der skabes energi ud fra kostens komponenter. Mitokondrien er opbygget af to membraner. Den ydre indeholder poriner, som er transportproteiner, der medierer transport af molekyler henover membranen. Den ydre membran er således permeabel (gennemstrængelig) for en række af molekyler. Den indre membran har en “krøllet” struktur, således at der dannes cisterner, der medfører et øget areal. Den indre membran er stærkt upermeabel, hvilket er vigtigt for generering af en protein-gradient, som er drivkraften for syntesen af ATP. ATP (adenosintrifosfat) er cellens energimolekyle. Processerne, der fører til syntesen af ATP, er komplekse og vil blive behandlet i senere blogindlæg.

Lysosomer – lysosomer er cellens skraldemænd. Lysosomer er vesikler, der indeholder hydrolytiske enzymer, der kan nedbryde biologisk materiale til dets byggestene. Lysosomerne optager makromolekyler og ødelagte organeller og nedbryder dem til deres grundlæggende bestanddele, således at disse kan genanvendes til nysyntese.

Peroxisomer – peroxisomer ineholder enzymer, der kan fjerne radikaler i cellen. Radikaler er stærkt reaktive molekyler som er skadelige.

Video

Jeg benytter mig rigtig meget af youtube når jeg skal lære noget nyt indenfor cellebiologi og biokemi – de giver ofte en overskuelig og let forståelig introduktion til et komplekst emne. Så hvis du har det fint med det engelske sprog, så kan jeg stærkt anbefale at se denne korte animationsfilm, som kort, præcist og grafisk præsenterer strukturerne i en celle.

Jeg er selvfølgelig modtagelig over for konstruktiv kritik og rettelser.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *